摘要：《精密與特種加工》是機(jī)械制造及自動(dòng)化的專業(yè)課，在學(xué)生掌握傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，講述精密與特種加工的基本原理和加工方法的實(shí)現(xiàn)，是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)的課程，本文重點(diǎn)研究基于實(shí)驗(yàn)平臺的強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)改革方法。針對當(dāng)前該課程教學(xué)內(nèi)容多、實(shí)踐環(huán)節(jié)弱的特點(diǎn)，提出課程的新型基本框架，強(qiáng)化教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過課程教學(xué)實(shí)例證明了其有效性。

關(guān)鍵詞：精密與特種加工；機(jī)械制造；強(qiáng)化實(shí)踐；教學(xué)改革；激光切割機(jī)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）07-0103-02

制造業(yè)是全面建設(shè)小康社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和國家安全的重要保障。而精密與特種加工，是保障制造業(yè)高水平持續(xù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)。本門課程屬普通工科類高等院校開設(shè)的基本課程。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，開設(shè)這門課程的學(xué)?；疽哉n堂講述為主，學(xué)生基本只能從黑板上了解精密與特種加工，即使開設(shè)了部分精密與特種加工方面的實(shí)驗(yàn)課程，也因?qū)嶒?yàn)成本高昂，變成演示性和參觀性的。這大大妨礙了學(xué)生對精密與特種加工含義的理解和認(rèn)識。在這方面國內(nèi)很多高校進(jìn)行了相關(guān)的研究工作，如長沙理工大學(xué)對特種加工的教學(xué)課改、江蘇大學(xué)在特種加工實(shí)習(xí)方面的改革等。顯然，這種以課堂灌輸為主的教學(xué)方式，已不能適應(yīng)研究型大學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新素質(zhì)為基礎(chǔ)的理念。因此，開展對《精密與特種加工》課程教學(xué)體系的革新，是值得探索的重要課題?！毒芘c特種加工》程一方面要使學(xué)生能在總體上了解精密與特種加工實(shí)現(xiàn)的基本原理、技術(shù)關(guān)鍵等，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科知識去建立數(shù)字化、集成化、智能化、精密化的思維與理念，從而突破傳統(tǒng)制造業(yè)的設(shè)計(jì)思想和制造方式，并進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。因此，本文主要是探討一種能夠充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性的教學(xué)方法、探討一種可以允許學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的、實(shí)驗(yàn)成本又不是很高的實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)體系，在高等學(xué)校專業(yè)方向教學(xué)方面，應(yīng)該有推廣應(yīng)用的前景。

一、課程的基本內(nèi)容框架

《精密與特種加工》課程立足于機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)的基本特點(diǎn)，在概括介紹先進(jìn)制造理念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹精密與特種加工工藝技術(shù)，包括：超精密切削加工、電火花成形、電化學(xué)加工、高能束加工、超聲波加工、快速成形及其它現(xiàn)代成形加工方法?！毒芘c特種加工》課程共40課時(shí)，建設(shè)思路將采用課堂教學(xué)（26時(shí)）和實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)（14時(shí)）的時(shí)間安排模式。即增加實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的比重，所有加工方法都安排相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。教師是課程組織者，而學(xué)生成為課程實(shí)施的主體，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和想象力，以學(xué)生為主組織教學(xué)。因此，提出新的課程基本理論框架包括如下內(nèi)容：

1.超精切削加工，講述6課時(shí)。主要講述三大系統(tǒng)、六大模塊。三大系統(tǒng)主要包括超精密切削加工機(jī)理、精密切削機(jī)床和金剛石刀具；六大模塊包括精密主軸部件、精密導(dǎo)軌部件、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、精密測量技術(shù)、誤差補(bǔ)償技術(shù)和環(huán)境控制。

2.電火花成形，講述4課時(shí)。重點(diǎn)講述電火花加工的機(jī)理、電火花加工中的基本工藝規(guī)律和電火花加工機(jī)床的組成。其中，電火花加工機(jī)理是其核心內(nèi)容，通過形象的動(dòng)畫予以描述，增加學(xué)生更進(jìn)一步的認(rèn)識。

3.電化學(xué)加工，講述4課時(shí)。主要包括電解加工、電鍍、電刷鍍、復(fù)合鍍等內(nèi)容。重點(diǎn)講述電解加工中的電解加工機(jī)理和基本規(guī)律、電解加工設(shè)備、電解加工工藝。最后通過現(xiàn)實(shí)中電解加工的應(yīng)用開展實(shí)例教學(xué)。

4.高能束加工，講述4課時(shí)。該章主要包括三種高能束加工方法：激光束加工、電子束加工和離子束加工。講述中重點(diǎn)介紹激光束加工中的切割、焊接、打孔、熱處理技術(shù)及其它新應(yīng)用。結(jié)合目前工程中的實(shí)際應(yīng)用，通過實(shí)例和視頻讓學(xué)生有更加直觀的認(rèn)識。

5.超聲波加工，講述2課時(shí)。主要介紹超聲波加工的機(jī)理、超聲波加工的設(shè)備及構(gòu)成。在此基礎(chǔ)上，通過視頻形象地表達(dá)各領(lǐng)域中對超聲波加工的應(yīng)用。

6.快速成形，講述4課時(shí)?？焖俪尚图夹g(shù)帶來了制造方式的變革，采取分層—疊加（離散—堆積）的制造方式。本章重點(diǎn)講解快速成型的四中類型：光固化成形、疊層實(shí)體制造、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積造型。

7.新型前沿制造技術(shù)，講述2課時(shí)。主要介紹目前國際前沿的加工方法，如光刻技術(shù)、掃描探針納米加工技術(shù)等。

二、實(shí)驗(yàn)平臺的體系結(jié)構(gòu)

針對《精密與特征加工》課程的內(nèi)容框架，在注重加工基本原理的前提下，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有加工設(shè)備，整合一套精密與特種加工實(shí)驗(yàn)平臺，主要與上述課堂教學(xué)相對應(yīng)。實(shí)驗(yàn)平臺的體系結(jié)構(gòu)和相應(yīng)課時(shí)分配情況如圖1所示，每一種加工方法通過2課時(shí)的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)際操作，鍛煉其動(dòng)手能力和對加工方法的進(jìn)一步認(rèn)識。

圖1?搖實(shí)驗(yàn)平臺及課時(shí)分配

實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示。在開展實(shí)驗(yàn)的過程中，首先實(shí)驗(yàn)老師簡要回顧課堂內(nèi)容，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行演示。然后通過分組，使同學(xué)們自己安排實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)備操作和樣品加工。最后由實(shí)驗(yàn)老師對學(xué)生的操作和制備的樣品進(jìn)行考評，并指出實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)鍵問題。

圖2?搖實(shí)驗(yàn)過程示意圖

三、強(qiáng)化實(shí)踐的教改實(shí)例

教學(xué)活動(dòng)中，注重強(qiáng)調(diào)學(xué)生自由發(fā)散思維的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽地想，細(xì)心地做。提出問題，交由學(xué)生找出問題解決的方案、圖紙、程序，然后進(jìn)行論證，最后進(jìn)行實(shí)施，直到拿出最終的有形產(chǎn)品。下面以激光加工為例對實(shí)施方案進(jìn)行了概括。激光切割機(jī)系統(tǒng)采用Windows XP作為操作平臺，造型軟件為AutoCAD，成形材料為各種厚度的金屬板材，刀具是無形的聚焦激光束。激光切割的原理是激光輻射加熱工件表面，表面熱量通過熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過控制激光脈沖、重復(fù)頻率等參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。實(shí)驗(yàn)成本不高，保證了教學(xué)改革實(shí)施的持續(xù)性。精密與特征加工是一門理論與實(shí)踐結(jié)合性很強(qiáng)的課程，本文研究基于實(shí)驗(yàn)平臺的強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)改革方法，實(shí)踐表明學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性有了極大提高，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力得到了進(jìn)一步加強(qiáng)。

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基金項(xiàng)目：中國礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目（201114）

作者簡介：楊海峰（1981-），男，江蘇徐州人，中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院講師，主要從事精密與特種加工、機(jī)械制造等課程的教學(xué)與研究。